19 Лабораторная работа №19. Свойства полимерных материалов

Цель: На конкретных примерах изучить физические и химические свойства полимерных материалов.

Теоретическая часть

Термин «полимер» охватывает все вещества, молекулы которых построены из множества элементов или звеньев. Эти элементы включают в себя как отдельные атомы, так и небольшие группы атомов, соединённые химическими связями. Для большинства полимеров повторяющимся элементом структуры является небольшая группа атомов, соединённых определённым образом.

Характерной чертой полимера является то, что молекула полимера представляет собой молекулу его низкомолекулярного аналога, соединённую с другими такими же молекулами п раз химическими связями, где п – степень полимеризации – может быть очень большой величиной (десятки и сотни тысяч).

Соединение большого числа одинаковых или разных низкомолекулярных молекул в процессе химической реакции приводит к появлению у полимера целого комплекса новых физико-механических свойств – высокой упругости, эластичности, способности к плёнко- и волокнообразованию. Важным свойством полимера является их устойчивость к нагреванию. Полимеры, способные при нагревании размягчаться, изменять форму и при охлаждении ее сохранять, относятся к термопластичным. Полимеры, не способные размягчаться и изменять свою форму относятся к термореактивным.

При одинаковом химическом строении низкомолекулярных соединений и полимеров последние обладают рядом особенностей:

- полимер может существовать только в конденсированном твёрдом или жидком состоянии; переход в газообразное состояние невозможен без разрыва молекулы;

- растворы полимеров (даже разбавленные) имеют очень высокую вязкость;

- скорость растворения существенно меньше и растворению обычно предшествует набухание;

- для некоторых полимеров характерны большие обратимые деформации;

- химические реакции полимеров отличаются от аналогичных реакций низкомолекулярных веществ скоростью и протеканием большого числа побочных реакций; свойства полимеров резко изменяются при действии очень небольших количеств реагента.

Полимеры можно получить по реакциям полимеризации и поликонденсации.

Экспериментальная часть

Работа выполняется в группах. По указанию преподавателя каждая группа анализирует три образца, а затем группы обмениваются результатами анализа, которые заносят в таблицу, делают выводы о механических и химических свойствах полимеров.

Опыт № 1. Отношение пластмасс к растворителям.

Поместите в 3 пробирки по кусочку разного вида полимеров. В каждую пробирку прилейте по 1 -2 мл диметилформамида и выдержите 30 мин. По истечению указанного времени проверьте состояние образцов и сделайте вывод о растворимости каучука и пластмасс.

Опыт № 2. Отношение полимеров к нагреванию и горению.

В фарфоровую чашку поместите поочерёдно по кусочку образцов полимеров и нагрейте на электроплитке. Через несколько минут образцы проверьте, прикасаясь к ним стеклянной палочкой. Отметьте скорость размягчения образцов и характер этого размягчения в зависимости от степени нагревания. Кусочки этих же пластмасс закрепите в проволоке (продетой через корковую пробку, чтобы было удобно держать в руке) и внесите в пламя спиртовки. Отметьте характер горения.

Опыт № 3. Отношение полимеров к растворам щелочей, кислот.

В три пробирки поместите поочерёдно по кусочку образцов полимеров и прилейте 1 – 2 мл концентрированной азотной кислоты. Содержимое пробирок осторожно встряхивайте. Через несколько минут слейте кислоту, промойте полимер водой и определите стойкость её к действию кислоты.

Опыт повторите с теми же образцами пластмасс с 20%-ным раствором гидроксида натрия.

Все результаты заносите в таблицу.

Таблица 9 - Результаты опыта изучения свойств полимеров

Полимер	Формула струк-турного звена	Внешние признаки	Отношение к нагрева-нию	Действие
				Диметилформамида	HNO3 конц.	NaOH (20%-й р-р)
полиэтилен
капрон
силикон
фторопласт
поливинилхлорид
полиметилметакрилат
Фенопласт (фенолформальдегидная смола)
лавсан
полистирол

Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1) Что такое полимер?

2) Способы получения полимеров. В чем их принципиальное различие?

3) Отличительные особенности полимеров от низкомолекулярных соединений.

4) Отличие термопластов от реактопластов.

5) Какие полимеры не используется в качестве изоляционных материалов в электротехнике?

6) Каково строение органических веществ, обладающих полупроводниковыми свойствами?

7) Как связаны механические свойства полимеров с их структурой?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие /Под ред А.И.Ермакова - М.: Интеграл-Пресс, 2002. – 728 с.

2. Коровин Н.В. Общая химия: учебник для технических напр. и спец. вузов -М.: Высшая школа, 2000. – 558 с.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. /Под ред. Рабиновича В.А. и Рубинной Х.М. – Л.: Химия, 1986. -272 с.

4. Хомченко Г.П. Практикум по общей и неорганической химии с применением полумикрометода: Учеб. пособие для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1980. – 333 с.

5 Фролов В.В. Химия М.: Высшая школа, 1986. – 543 с.

6 Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 2002. – 743с.

7 Общая химия: Учебник /Под ред. Е.М.Соколовской и Л.С.Гузея – М.: изд. МГУ, 1998. – 640 с.

Приложение А

(обязательное)

Форма оформления титульного листа

Министерство образования и науки

Республики Казахстан

Рудненский индустриальный институт

Кафедра безопасности жизнедеятельности промышленной экологии

Отчет по лабораторной работе №

Тема:

Дисциплина «Химия»

Преподаватель:

доцент, к.х.н.

___________ И.В. Барулина

^{(подпись)}

«____» _____________ 20___ г.

Студент:

____________ Б.С. Ахметов

^{(подпись)}

Группа:

№ зачетной книжки ___________

«____» ______________ 20 ___г.

Рудный 20__

Приложение Б

(обязательное)

Форма оформления лабораторной работы

Цель работы:

№ опыта, его название и краткое содержание	Наблюдение к опыту	Уравнения реакций (молекулярные и ионные)	Вывод по опыту	Примечание
1	2	3	4	5

Выводы по работе:

Приложение В

(обязательное)

Пример оформления работы по качественному анализу

Специфичные качественные реакции катионов и анионов

№	Определяемый ион	Добавляемый реагент	Наблюдаемый внешний эффект реакции	Уравнение реакции	Вывод
1	К+	H6C4O6 CH3COONa	Выделяется белый осадок, после трения стенок пробирки ст. палочкой.	К++ НС4Н4О6¯ →К НС4Н4О6↓	Качест- венная реакция на ион К+

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рудненский индустриальный институт

РассмотренО

на заседании кафедры БЖиПЭ

Протокол № от

Заведующий кафедрой Куликова Г.Г.

Одобрено

на заседании МК ЭМФ

Протокол № от

Председатель МКФ Вуейкова О.Н.

ОдобренО

на заседании МК ГСФ

Протокол № от

Председатель МКФ Лазебная Ю.П.

УтвержденО И РЕКОМЕНДОВАНО к изданию

на заседании УМС

Протокол № от

Председатель УМС Жаутиков Б.А.

Кафедра безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии

Барулина И.В.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по дисциплине «Химия»

для студентов технических специальности

Св. план 2010 – 2011 уч. год.

Барулина Ирина Викторовна

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по дисциплине «Химия»

(для студентов технических специальности)

Подписано в печать

Тираж экз. Формат 21х30/2. Бумага листовая для ксероксной техники.

Печать ксероксная. Объем уч.-изд.л. Заказ №

Издательство Рудненского индустриального института

Редакционно-издательский центр РИИ

г. Рудный, ул. 50 лет Октября, 58

67